Hogyan dolgozták ki a tudósok Cassini végső elvesztését?

Még nem volt hajnal az Egyesült Államok nyugati partján, amikor a Cassini űrhajó végső üzenetet küldött a Földnek, és öngyilkosságot indított a Szaturnuszba. A NASA sugárhajtómű-laboratóriumában, a kaliforniai Pasadena-ban a tudósok és a mérnökök összegyűltek egy csomagolt misszióvezérlő helyiségbe, míg mások a jelet jelzik, ahogy a Kaliforniai Technológiai Intézet campusán az út végén kibontakozik. A helyi idő szerint, 2017. szeptember 15-én, csak 4:55 után, az apró keringtető befejezte 20 éves küldetését.

kapcsolodo tartalom

• Amit a Cassini merész merülései vetettek a Saturnról
• Ünnepeld Cassini történelmi útját nyolc hihetetlen képben

"Nagyon hasonlítom egy legyőzhetetlen ökölvívóra vagy egy baseball játékosra, aki a szezon végén nyugdíjba vonul" - mondta Brent Buffington, a JPL repülőgépmérnöke, aki elősegítette Cassini útját az elmúlt hat és fél évben. "Kikötötték a feltételeiket."

Ennek ellenére Cassini el tudta csapni a tudomány utolsó cseppjét, mivel a vége Saturn sűrű felhőiben érte el. Annak ellenére, hogy az elfelejtés felé haladt, először a bolygó légkörét is vizsgálta. Ez volt jellemző a keringőnek, amely hihetetlen betekintést nyert a szaturnuszról és holdjairól, mióta 2004-ben megérkezett a gyűrűs bolygóra. A misszió élettartama nem egyszer, hanem kétszer meghosszabbodott, hogy a kézműves több időt kapjon a Saturna misztériumainak próbálására. .

Cassini sem állt meg a Saturn mellett: Az űrhajó átszúrta a Saturn legnagyobb holdjának, a Titánnak a vastag szmogját, hogy felfedezzék a metán- és etántagokat, az egyetlen folyadékot, amelyről ismert, hogy a Földön kívüli bolygón létezik. Felfedt furcsa terepjárókat, a dűnékről a labirintusoktól a lehetséges jégvulkánokig. Cassini hihetetlen képeket készített a jeges hold Enceladus déli pólusáról kifolyó gejzírekről, és felfedte a folyadék óceánját, amely a hold jeges kéreg alatt rejtett.

Ezek és más megfigyelések hozzájárultak annak megállapításához, hogy Naprendszerünk tele van óceánvilágokkal - és hogy az élet képes fejlődni, sőt még távol is fejlődni a Naptól.

Végül a NASA Enceladus és Titan iránti aggodalma engedte el Cassini halálát. Mindkét világ érett, hogy az élet önmagában alakuljon ki, és a tudósok remélik, hogy a jövőbeni küldetések lehetséges jeleit vadászják. Az egyik nagyon valódi aggodalom az, hogy az ilyen világok megfertőződhetnek a mikrobáinkkal (annyiban, hogy egy teljes bolygóvédelmi hivatalunk elkötelezett amellett, hogy megakadályozzuk ennek előfordulását).

"Az utolsó dolog, amit meg akarunk tenni, az, hogy szennyezzük ezeket az érintetlen testeket a földi mikrobákkal, amelyek az űrhajónkban lehetnek" - mondta Buffington. Tehát ő és a navigációs csapat leült, hogy kitaláljuk, hogyan lehetne maximalizálni, hogy mennyi tudományt tudnak kijutni Cassini-ból, miközben ezeket a potenciálisan életképes világokat távol tartják a szennyeződésektől.

A navigációs csapat több lehetséges pályát követett el Cassini felé, miután az üzemanyagtartálya üres volt - mondta Buffington. Parkolhatnának az űrhajót a Saturn körüli állandó pályára, és az elkövetkező évekre visszajuttathatnák a rendszerrel kapcsolatos információkat. A gyűrűkbe becsaphatták, hogy lássák, hogyan reagálnak, egy ütközés, amely szintén betekintést nyújthat. Összetörhetik a sok Saturn hold egyikében. Vagy teljesen elhagyhatja a rendszert, egy másik óriási bolygóra vagy a külső Naprendszer furcsa aszteroidáira utazva.

Mindegyik lehetőséget bemutatták a tudományos csapatnak, aki megkereste a legjobb módját az űrhajó utolsó napjainak a lehető legtöbbet kiaknázni. Buffington szerint a kiválasztási folyamat "a darvinizmus a legszebb".

Gyorsan kizárták a gyűrűkbe tört becsapódást. Annak próbálása bebizonyítani, hogy a kapott darabok egyike sem kerül a Titanra vagy az Enceladusra eső - és potenciálisan szennyeződésre - csak lehetetlen volt. Egy másik világ felfedezését szintén elutasították, tekintettel arra, hogy a Saturnnal kapcsolatban hány fennmaradó kérdés maradt fenn.

És bár a Saturn körüli örök pálya jól hangzott, volt egy nagy probléma: a titán, az egyik világ, amelyet meg akarnak őrizni, káoszt okozhat, és egy nap elküldheti Cassini spirálját az egyik lakható holdnak.

Tehát a csapat úgy döntött, hogy Titan hatalmát jó munkának adja. Buffington, aki 2012-ben elhagyta a missziót, de visszatért a JPL-hez, hogy szemtanúja legyen Cassini nagydíjának, azt mondta, hogy az egyik legfontosabb áttörés annak felismerése volt, hogy a hatalmas hold felhasználható munkalovakként. Vagyis a mérnökök kihasználhatják azt a tényt, hogy amikor egy kis test egy nagyobb mozgó testtel halad át, akkor a kis test útját úgy változtatják meg, hogy a tudósok kiszámíthatják és megjósolhatják.

"Egyetlen Titan gravitációs segéd segítségével fel lehet ugrani a teljes főgyűrűs rendszert" - mondta az, hogy az űrhajó el tudja takarni a veszélyzónát, és utazni lehet a bolygó és gyűrűi között.

Miután a navigációs csapat fél évtizeddel a pusztulása előtt feltérképezte Cassini végleges pályáit, elküldték a terveket a Cassini repülési irányítóknak. 10 hetente egy csomagot navigációs parancsot küldtek az űrhajóra. Nem ábrázolták a tanfolyamot, de ők azok, akik megbizonyosodnak arról, hogy Cassini megkapta-e.

"Átadják nekünk a referencia-pályát, és aztán repülünk." - mondta David Doody, a JPL Realtime Flight Operations osztályának vezetője. Doody és hét „ász” csapata (amely hivatalos név azoknak a mérnököknek, akik valós időben beszélnek az űrhajóval) elvégzik a kis manővereket, amelyek az űrhajót odahelyezik. De miközben segítették a Cassini-t a helyes úton ölelni, a titán és hatalmas gra-ja volt a nehéz emelő.

"A Titan a mi nagy motorunk" - mondta Doody. Ha Cassini az autópályán haladna, folytatta, az ászok felelnének a helyes sávban tartásáért. De a hatalmas hold gyakorolja a legnagyobb irányítást. "A Titan a mi utómunka" - mondta.

.....

Áprilisban a Saturn halála elkerülhetetlenné vált. A Titán flyby gravitációs hatásai akkor vezettek a változások sorozatának utolsó váltásához, amely Cassini-ot egyenesen a Szaturnuszra mutatta, és nem volt lehetősége elmenekülni. Még ha a misszió tervezői is valamilyen módon meggondolták magukat, a kis műszakokhoz készített apró booster nem lenne elég erős ahhoz, hogy a műholdat kiszabadítsa a Titan által beállított ütközésből.

Szeptember 13-án, 03:53 órakor a Cassini misszió műveleti mérnöke, Michael Staab feltöltötte az utolsó csípőt az űrhajóra. Staab két héttel a Grand Finale előtt a konzolnál volt, hogy elküldje az utolsó csomagot, amelyet Cassini valaha megkap, az utolsó tolóhajót a tolóajtóktól, amely pontos utat hoz a halála felé. Noha az űrhajó útját már meghatározták, ez az utolsó parancssor meghökkentette sorsát.

Sajnálta?

"Szívtelen mérnök vagyok" - nevetett, és órákon át ült az Ace konzolon, mielőtt az űrhajó megértette sorsát. Sok olyan tudóstól eltérően, akik Cassinit „őnek” neveznek, Staab emlékeztetett minket arra, hogy a Cassini robot, és azt csinálja, amit tervezett.

Doody számára nem ez volt az első alkalom, hogy szeretett műholdasán hangot ad a halálhüvelynek. 1994-ben elküldte a végső parancsot a NASA Magellan űrhajójának, amely azt mondta, hogy engedje be a Vénusz felhőibe. Míg Magellannek egyetlen, konkrét parancsra volt szüksége a halálának teljesítéséhez, Cassini végső útjára fokozatos változások sorozata volt szüksége, amelyek elérése fél évtizedig tartott. "Ezúttal olyan elegáns" - mondta Doody.

Miközben Cassini a Szaturnusz légkörébe rohant, Doody misszióvezetésben állt a kaliforniai Jet Propulsion Laboratory-ban. A Deep Space Network távcsövei Ausztráliában, Spanyolországban és Kaliforniában összekötik a misszióvezérlést az űr mélyén áthaladó műholdakkal. A Cassini Ace konzol melletti padlón található plakát a küldetésvezérlést „az univerzum középpontjának” nevezi.

Miután a misszión már a kezdetektől dolgozott, mondja Doody, a következtetés egyszerre izgalmas és végleges. "Ez egy 20 éves kötelezettségvállalás vége" - mondta. "Egész idő alatt vér, verejték és könnyek voltak, és most, hogy vége vége, olyan, mintha leugranak egy szikláról."

Staab a misszióvezérlésben is állt, 27 órát dolgozott egyenesen és a Grand Finale hátulján ászként szolgált. "Szomorú vagyok, hogy eltűnt" - mondta. "De nagyon büszke vagyok arra, amit elértünk."

Buffington szintén a JPL-nél volt, bár nem volt a küldetés-ellenőrzés területén. Staabhoz hasonlóan azt mondja, hogy nem váltott túlzottan érzelmeket az űrhajóval szemben, ehelyett megcsodálta a tudósokat és mérnökeket, akik ezt a küldetést tettek lehetővé.

"Ha érzelmek vannak benne, akkor csak megköszönni kell az embereket a csodálatos munkáért, amelyet műszakilag és az űrhajó építésével végeztek, még mielőtt még öreg voltam, hogy megírjam a nevemet" - mondta.

Cassini tüzes sorsával repülési irányítók, mérnökök és Titan segítségével találkozott, ám öröksége az elkövetkező években is folytatódik. A Saturn-rendszerrel kapcsolatban nyújtott információk, beleértve a bolygó légkörének végleges mérését, több mint egy évtizedes kutatást ösztönöznek.

"Cassini mindannyiunkat inspirál, fiatalokat és idősöket, hogy továbbra is nézzenek és elgondolkodjanak azon, mi van ott" - mondta Buffington.